孕震过程中地震活动时空不均匀性的研究

在大地震的长期孕育过程中,孕震区的地震活动一般都要经历一个加速增强过程和一个异常平静过程,显示出地震活动时空不均匀性的加剧。基于这一事实,本文定量地定义了描述确定区域地震活动空间不均匀性的两项指标,即地震频次不均匀度F_d和地震能量不均匀度E_d。在阐明其理论依据的基础上,以我国近十几年内发生的8个6—7级地震为例,总结了F_d的异常时间T_f和E_d的异常时间T_e与未来地震强度的相关性。由其相关性出发,对1987年1月8日甘肃迭部发生的5.9级地震作了检验,检验效果尚好。一系列震例的总结和检验说明:运用指标E_d、F_d定量地探讨和预报某一确定区域地震发生的可能性是可行的。     

孕震过程中地震活动时空演化的非均匀特征

运用刻画强震前中,小地震在时空分布上不均匀性的参量ＧＬ值的方法,系统研究了华北地区２８次Ｍｓ≥５．０中强震前ＧＬ≥１．０的高值异常在空间上的分布特征和时间上的变化特征,系统开展了该地区不同地震活动水平的计算震级下限,时间窗,空间窗的合理性研究。对计算中所选取的参数进行优化和修改;采用全时空扫描的方法研究,追踪华北地区历次中强震前ＧＬ值的异常变化。结果表明：华北地区８２％的中强震前约１～３．５年内,在未来震中的附近出现明显的高值异常区,地震多发生在异常区的边缘或附近。ＧＬ值异常区的时间曲线表明,异常持续时间为３～２５个月不等,异常持续时间优势分布为３～１４个月,约占总异常的７８％;异常结束后,地震发生的优势分布为０～１４个月,约占总异常数的８３％,由此认为,ＧＬ值方法可能成为华北地区中强震预测的一个较为有效的方法     

唐山地震孕震过程的数值模拟

本文用二维马克斯威尔粘弹性模型,模拟了唐山地震的孕震过程,探讨了唐山地震的力学背景与某些前兆异常的机理。研究结果表明:唐山地震震源体的形成可能是在定常边界力作用下,由于地壳介质的非均匀性,使弹性应变能在局部地区长期积累的结果。唐山断块区内可能存在坚固体所具有的高强度是造成应力差与应变梯度增大的决定因素,唐山地震前的许多异常现象与应变能积累到后期、地壳内发生岩石膨胀与断层蠕滑(相当于坚固体的软化)密切有关。     

走滑断层地震复发时间间隔

本文从 Knopoff et al.(1973)断层滑动的动力学模型出发,最终得到一个能估算走滑型强震复发时间间隔 TR 的简单近似公式.初步结果认为,剪切模量和有效应力s-f 对 TR 的影响不太大.设代表实验中震时位移量 Ds 和事件全过程总位移量 Dl之比,即=Ds/Dl.=1/3即是这种与和s-f,无关的理论状态.这时,TR 可简化为 S/V 和 Kd/的算术平均值.其中,S0 是震前长期积累滑动量,V 为断层平均位移速率,d 为震源区断层破裂长度,为断层上剪切波速度.另外,K=v0/v,而 v0是真实构造发震时的初始破裂速度。     

1992年四川力马地震序列期间激发的孕震结构

对小震序列的深入研究或许可以作为对大震序列震后趋势研究的替代，本文将地震模拟量已转化为数字记录的马力小震序列来尝试这种替代。。     

统计物理,孕震过程及地震危险性（一）

地震活动的标度性表现出与统计物理中处于临界点及附近的其他复杂系统的显著的相似性。这导致了作为临界现象的孕震过程的各种物理模型的发展,包括由大量离散单元组成的物质中存在的局部非线性动力机制,表现出不稳定性和雪崩式过程的简化的流变性。特别是有人认为,地震可作为“自组织临界现象”的一个例子,类似于沙堆在持续地从顶部供应砂粒的情况下自然形成临界角的情况。在这个处于稳定边缘的状态下,雪崩能量的分布满足幂律,等价于古登堡-里克特频度-震级定律,并且其动力学行为对于动力学细节相对不敏感。在此我们回顾了以下几种不同尺度的模拟孕震过程的复杂物理模型的结果:(1)断层上的动态滑动;(2)断层扩展;(3)断层形成。每个物理模型都具有一些共同的特性,比如在常应变率构造加载作用下的动态能量流、强烈的局部相互作用和由动态的或固定的物体不均匀性产生的涨落。但是它们在假定的动力机制细节上和数值方法上差异显著。然而,所有这些模型都存在临界或近临界特性,定量上具有与所观测的脆性断层及地震的分维或多分维标度律相吻合的性质,包括古登堡-里克特频度-震级定律。有些结果对于动力机制细节很敏感,因此不是自组织临界性的严格例子。不过,这些不同的物理模型的结果具有一些普遍的统计特性,类似于在许多临界现象中所见的普适性。这些普适性在地震危险性概率评估的实际问题中具有重要意义。尤其是,各种自组织临界性(或近临界性)概念为在地震危险性评估中作为第一步的“稳态”的假定提供了一个科学基础。无论是在观测中还是在模型中,古登堡-里克特定律(能量或地震矩的幂律)只适用于有限尺度范围。相应地,频度-震级分布可以用能量或地震矩分布的伽玛函数来表示(其中包括了一个幂律和一个指数衰减的尾)。这允许频度-震级分布的外推和由所测地震矩或构造矩释放率来估计最大可信震级。对提出的其他问题的回答不太清晰,例如在有强烈局域相互作用的系统中预先作泊松过程假定有何影响,以及用光滑的多边形对多分维的震中分布进行分区的影响。有些模型的结果给出了可以作为主震前兆的地震活动性的预警图象。然而,无论在理论上还是在实践上,对于可靠的中期预测的可能性及有关问题,仍没有达到共识。     

1999年四川绵竹5．0级地震序列揭示的孕震结构

通过对1999年11月30日发生在龙门断裂带中段的绵竹Ms5.0地震序列震源位置的精确确定，主要地震震源机制解测定及序列的时间进程特征分析后，本文给出了该地震序列的震源断层分布，深度剖面，应力释放状况以及活动特征，进而揭示了该序列发生的孕震结构。结果表明，该序列的活动表现出下列特征：（1）无明显的前震，所积累的应变能以突然的，近乎脉冲的方式释放，序列进程中无明显的起伏，大小地震的统计关系不太符合经典的G－R估计。（2）序列震中均未分布在地表出露的龙门山山前主断裂上，而是出现在山前隐伏断裂附近，震中分布的取向与断裂走向不大一致，微观震中与宏观震中的相距较远；震源深度分布在5－16km范围。（3）震源断层面取向NE，在NNE向的主压应力作用下，震源断层面表现出兼有逆断分量的走滑型错动，由此，我们认为大规模断裂带附近的地下隐伏断裂存在着更为值得重视的孕育地震活动的危险性。     

1990年共和7.0级地震孕震过程讨论

共和７．０级地震的发生及共和盆地内古地震遗迹的发现,说明共和盆地不属于低烈度区,其地震危险性是不容忽视的,在诸多学研究的基础上,分析了共和地震的构造背景,讨论了共和地震的孕震过程,发现该次地震的孕育经历了近２０年,并且可以分为长、中、短、临４个阶段,反映了地壳介质由弹性形变、朔性形变、硬化直至破裂的过程。     

Earthquake—Affected Time—Space Domain,Recurrence Interval and Effective Preparation Time of Earthquakes

The study shows that earthquake-affected time-space domain(ETSD),i.e.a time-space range in which strong earthquakes are unable to occur owing to the influence of a prior earthquake occurring,shows a hyperbolic margin curve in the t(time)-r(distance)coordinate plane,which has a maximum affected radius r0 at t=0 and a maximum influence time t0(i.e.the insitu recurrence interval of earthquakes)at r=0.Based on the time-distance distributions of posterior earthquakes relative to pror ones in the regions of North China,Northwest China,Qinghai-Xizang(Tibet)plateau and Southwest China,the optimized and 90%-confidence margin curves are estimated using optimization and statistical analysis methods.This indicates that the concept and method of ETSD with 3-dimension(time-distance-magnitudes)instead of those of “recurrence interval “with 1-dimension(time)or 2-dimension(time-magnitude) provides a new approach to understanding the fluctuation of seismic activities,estimating the effective earthquake-preparation time of potential hypocenters,and therefore improving the mediumand long-term prediction of strong earthquakes.     

Characteristics of Large Earthquake Recurrence and Determination of Average Recurrence Interval Value

Paleoearthquakes in the Yanqing-Huailai basin and on the Haiyuan fault are studied in detail.The result indicates that the recurrence behavior of large earthquakes is of a wide variety.Characteristic earthquakes show the behavior characteristics of the activity of most faults,butthey are of different grades,the recurrence interval of large earthquakes is of staged nature,and the interaction between faults has effects on the recurrence sequence of large earthquakes.Thus,when the recurrence behavior of large earthquakes is staged in time or when thegradation of characteristic earthquakes has led to a sharp difference in recurrence intervalbetween paleoearthquakes of different intensities,for estimating the large earthquake risk bythe deterministic method and time-dependent probabilistic method,it is necessary to calculatethe recurrence interval value separately for each specific stage or grade in order that theaverage recurrence interval values of different stages can be determined.     

汶川M_S8.0级地震发震构造大震复发间隔估算

汶川Ms8．0级地震发生在青藏高原东缘著名的龙门山断裂带上,造成了中央断裂和前山断裂共约330kin的地震地表破裂带。初步研究表明,龙门山断裂带上大震复发可能属特征地震模式。结合龙门山断裂带的地震地质情况和汶川地震地表破裂带的基本参数综合分析,本文从地质学、地震学和GPS数据分析三个方面评估了龙门山断裂带的大震复发周期。结果表明,上述三种方法获得的龙门山断裂带Ms8．0级地震的复发间隔分别为：3185a、170（02264a和4310a,平均为3000a左右：Ms7．5级地震的平均复发间隔为1000a左右;Ms7．0级地震的平均复发间隔为500a左右。这些结果与其他学者的研究结果相比,相差不多,基本反映了龙门山断裂带的地震能量水平和累积速度。     

2010年玉树地震的构造环境、历史地震活动及其复发周期估计

2010年4月14日青海省玉树发生了7.1级地震,造成了严重的人员伤亡和重大的经济损失。发生该地震的甘孜-玉树断裂是川滇菱形块体的边界断裂,晚第四纪左旋走滑运动强烈。震中所处的甘孜-玉树断裂中段,震前历史地震活动与东南段相比较弱。本文利用玉树地震的基本参数资料和地震破裂反演结果,综合历史地震法和地震矩率法估算出了玉树地震的复发周期约为200年。     

龙陵-瑞丽断裂北段晚第四纪活动性特征及强震复发间隔1

野外地质地貌调查表明,龙陵-瑞丽断裂（南支）北段是以左旋走滑为主兼具一定正断分量的区域性活动断裂。断裂晚更新世以来的平均水平滑动速率为2.2mm/a,平均垂直滑动速率为0. 6mm/a;全新世以来的平均水平滑动速率为1.8—3.0mm/a,平均垂直滑动速率为0.5mm/a。断裂在晚更新世以来的滑动速率在不同的时间尺度上变化不大,反映出该断裂晚更新世以来的活动强度比较稳定。利用Poisson模型、Lognormal模型、BPT模型三种概率模型计算获得未来50a强震发震概率分别是：6.32%、0.08%、0.05%;三种模型分别取权重0.28、0.36、0.36,获得龙陵-瑞丽断裂北段未来50a特征地震发震概率为1.82%。     

1303年山西洪洞8级大地震的时间有序性特征

1303年山西洪洞地震是我国历史记录中被确认的第一个8级大地震。引入有序系列和有序组合的含义,对1303年山西洪洞地震和1556年陕西华县地震分别形成的2个有序系列进行了研究,认为2个8级地震的发震时间有一个时间差(τ)。2个τ值之差用△τ来表示。若2个τ值相差不大,则4个地震(有时可以是3个地震)组成一个有序组合。2个有序系列可有7个有序组合。7个有序组合的τ值在100a～450a范围变化,但它们的△τ值仅在10d～2400d范围内变化,表示了2个有序序列之间的密切联系。震例表明,1303年洪洞大地震与其他8级地震之间的间隔的形成机制可能与沙罗周期有关。     

龙陵-瑞丽断裂北段晚第四纪活动性特征及强震复发间隔

野外地质地貌调查表明,龙陵-瑞丽断裂(南支)北段是以左旋走滑为主兼具一定正断分量的区域性活动断裂.断裂晚更新世以来的平均水平滑动速率为2.2mm/a,平均垂直滑动速率为0.6mm/a;全新世以来的平均水平滑动速率为1.8-3.0mm/a,平均垂直滑动速率为0.5mm/a.断裂在晚更新世以来的滑动速率在不同的时间尺度上变化不大,反映出该断裂晚更新世以来的活动强度比较稳定.利用Poisson模型、Lognormal模型、BPT模型三种概率模型计算获得未来50a强震发震概率分别是:6.32％、0.08％、0.05％;三种模型分别取权重0.28、0.36、0.36,获得龙陵-瑞丽断裂北段未来50a特征地震发震概率为1.82％.     

Study on Integrated Recurrence Behaviors of Strong Earthquakes Along Entire Active Fault Zones in the Sichuan-Yunnan Region, China

Based on historical earthquake data, we use statistical methods to study integrated recurrence behaviors of strong earthquakes along 7 selected active fault zones in the Sichuan-Yunnan region. The results show that recurrences of strong earthquakes in the 7 fault zones display near-random, random and clustering behaviors. The recurrence processes are never quasiperiodic, and are neither strength-time nor time-strength dependent. The more independent segments for strong earthquake rupturing a fault zone has, the more complicated the corresponding recurrence process is. And relatively active periods and quiescent periods for earthquake activity occur alternatively. Within the active periods, the distribution of recurrence time intervals between earthquakes has relatively large discretion, and can be modelled well by a Weibull distribution. The time distribution of the quiescent periods has relatively small discretion, and can be approximately described by some distributions as the normal. Both the durations of the active periods and the numbers of strong earthquakes within the active periods vary obviously cycle by cycle, leading to the relatively active periods having never repeated quasi-periodically. Therefore, the probabilistic assessment for middle- and longterm seismic hazard for entireties of active fault zones based on data of historical strong earthquakes on the fault zones still faces difficulty.     

首都圈地区爆破、矿塌和天然地震的识别研究

选取首都圈地区2008年8月——2009年9月ML在2.0——2.2范围内的爆破、矿塌和天然地震数据资料,从时间域和频率域进行分析对比,总结出识别爆破、矿塌和天然地震的依据．在时域方面,爆破的初动方向向上,矿塌向下,天然地震的初动方向依赖于台站的分布情况;爆破和矿塌的面波比较发育;天然地震的S波与P波最大振幅比(AS/AP)大于爆破和矿塌,同时,爆破和矿塌的能量衰减比天然地震快．在频域方面,高频成分的能量衰减快于低频;天然地震的拐角频率较高,爆破次之,矿塌的最小;在震中距200 km范围内,爆破的顶峰频率主要分布在5——7 Hz,矿塌分布在2——4 Hz,天然地震的顶峰频率较大,在10——18 Hz范围内.另外,天然地震的频率域较宽,其次为爆破、矿塌．      

鲜水河断裂带北西段不同破裂源强震震级（M≥67）及复发间隔研究

鲜水河断裂带是四川西部一条晚第四纪强烈左旋走滑活动的构造带，历史上发生多次强震. 它与西北侧的甘孜—玉树断裂带一起，构成青藏高原东部的侧向滑移构造系统中的川滇活动地块的北边界——羌塘地块的东北边界. 鲜水河断裂带北西段可以分成4个段落，每一段落均可作为一个独立的基本破裂单元而发生地震破裂，亦有可能发生不同尺度的多段联合瞧裂. 对鲜水河断裂带北西段不同尺度破裂的震级及复发间隔进行研究. 根据该地区的地质、地球物理、测量及地震等方面的资料，结合我国强震复发的特点，分析了拉分盆地内部的滑动速率分布，以确定各段落的等效长度和倾向宽度，从而建立适合我国大陆走滑断裂的面波震级与断裂发震面积的关系式；进而运用地震矩方法，考虑断层之间的相互作用，结合专家意见建立了该段的矩平衡断裂破裂模型；最后，给出了鲜水河断裂带北西段各破裂源特征化地震的复发间隔、震级大小和不确定性，以及他与中小地震的联合震级分布. 结果表明，鲜水河断裂带北西段较易发生单段破裂，复发间隔在100～150年左右.